新高考总复习第3章 金属及其化合物第3讲铁及其化合物doc.docx

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第3讲　铁及其化合物

考点一　铁及其重要化合物

1．变价金属——铁的性质

（1）物理性质

铁具有金属的共性，具有能被磁体吸引的特性。

（2）化学性质

①与非金属单质的反应

Fe—

②与水蒸气的反应

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2

③与酸、盐的反应

Fe—

2．铁的氧化物

化学式

FeO

Fe2O3

Fe3O4

俗称

铁红

磁性氧化铁

色态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

Fe元素的价态

＋2

＋3

＋2，＋3

与盐酸反应

生成的离子

Fe2＋

Fe3＋

Fe2＋和Fe3＋

3.铁的氢氧化物

化学式

Fe（OH）2

Fe（OH）3

色态

白色固体

红褐色固体

与盐酸反应离子方程式

Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O

Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

受热分解

2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O

二者的关系

空气中，Fe（OH）2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe（OH）3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。

（　　）

（2）将一定量的铁、铜的混合物加入到100mL0.1mol·L－1的FeCl3溶液中，充分反应后，溶液中有固体剩余，则剩余的固体中一定含有铜，可能含有铁。

（　　）

（3）Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。

（　　）

（4）氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。

（　　）

（5）FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为：

Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3（　　）

2．铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？

3．FeCl3、FeCl2和Fe（OH）3是否都可以通过化合反应制取？

4．铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为＋2价和＋3价，请归纳总结：

（1）Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成＋2价？

写出有关反应的化学方程式或离子方程式。

（2）Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成＋3价？

写出有关反应的化学方程式。

提示：

　1.

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√

2．主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液（如食盐水）时会发生电化学腐蚀。

3．都可以。

2Fe＋3Cl2

2FeCl3

2FeCl3＋Fe===3FeCl2

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

4．

（1）Fe→Fe2＋：

铁与氧化性比较弱的非金属单质（如S、I2），非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸），不活泼金属的盐溶液（如CuSO4溶液）反应，都可实现这种转化。

如：

Fe＋S

FeS,2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu。

（2）Fe→Fe3＋：

铁与强氧化剂（如Cl2、HNO3）在一定条件下反应都会实现这种转化。

例如：

2Fe＋3Cl2

2FeCl3，Fe＋4HNO3（稀）===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O。

1．铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是（　　）

A．Fe（OH）3　Fe2O3　　　　　B．Fe（OH）2　Fe2O3

C．Fe（OH）2　Fe（OH）3D．Fe（OH）2　Fe3O4

解析：

　Fe

Fe2＋

Fe（OH）2↓

Fe（OH）3

Fe2O3。

答案：

　B

2．写出下列反应的离子方程式

（1）FeO溶于足量稀硝酸中：

____________________________________________。

（2）Fe2O3溶于足量HI溶液中：

_____________________________________________。

（3）Fe（OH）3溶于足量HI溶液中：

___________________________________________。

答案：

（1）3FeO＋NO

＋10H＋===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O

（2）Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋3H2O

（3）2Fe（OH）3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O

3．在高温条件下铁

与水能发生反应。

资料显示，在不同温度下，还原铁粉与水蒸气反应的产物是不同的，温度低于570℃时，生成FeO，高于570℃时，生成Fe3O4。

老师用如图所示实验装置，完成还原铁粉与水蒸气反应的演示实验。

（1）实验中使用肥皂液的作用是________________________________。

（2）某同学设计下列实验方案以确定实验后试管内的固体是否存在Fe3O4。

确定是否存在Fe3O4，需要测定并记录的实验数据是________________。

答案：

（1）检验反应中生成的H2

（2）固体样品质量和红棕色固体的质量

4．在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量（纵坐标）与所加铁粉的物质的量（横坐标）的关系如图所示。

请将正确答案的序号填在相应的横线上。

①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋　④Fe2＋、Fe3＋

（1）AB段铁元素以________形式存在。

（2）BC段铁元素以________形式存在。

（3）CD段铁元素以________形式存在。

答案：

（1）①　

（2）④　（3）③

5．由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（　　）

A．1∶2∶1　　B．2∶1∶1　　

C．1∶3∶1　　D．1∶1∶3

答案：

　D

6．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24LNO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。

若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为（　　）

A．0.21molB．0.25molC．0.3molD．0.35mol

答案：

　B

铁与稀硝酸的反应

稀硝酸能将Fe氧化为Fe（NO3）3：

Fe＋4HNO3（稀）===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O，①

Fe过量时：

Fe＋2Fe（NO3）3===3Fe（NO3）2②

两者相加得：

3Fe＋8HNO3（稀）===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O③

考点二　＋2、＋3价铁元素的性质

1．Fe2＋的氧化性和还原性

（1）Fe2＋的还原性

Fe2＋

Fe3＋

写出下列离子方程式：

①Fe2＋

Fe3＋：

3Fe2＋＋NO

＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

②Fe2＋

Fe3＋：

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

（2）Fe2＋的弱氧化性

Fe2＋

Fe

2．Fe3＋的氧化性

Fe3＋

Fe2＋

写出下列转化的离子方程式

①Fe3＋

Fe2＋：

2Fe3＋＋SO

＋H2O===2Fe2＋＋SO

＋2H＋

②Fe3＋

Fe2＋：

2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2

1．写出下列转化的主要离子方程式：

（1）Fe2＋

Fe3＋：

___________________________________；

Fe2＋

Fe3＋：

_______________________________________

____________________________________________。

（2）Fe3＋

Fe2＋：

_________________________________；

FeCl3溶液与过量Na2S溶液的反应：

____________________________________。

2．在FeCl3溶液中加入过量锌发生反应的离子方程式为_______________________________

____________________________________________________（分步书写）。

提示：

　1.

（1）2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O；

2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O、

Fe3＋＋3ClO－＋3H2O===Fe（OH）3↓＋3HClO

（2）2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓；

2Fe3＋＋3S2－（过量）===2FeS↓＋S↓

2．2Fe3＋＋Zn===2Fe2＋＋Zn2＋、

Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋

1．在浅绿色的Fe（NO3）2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液颜色变化应是（　　）

A．颜色变浅　　　　　　　　B．逐渐变深绿

C．没有改变D．变棕黄色

解析：

　Fe（NO3）2溶液中加入盐酸时发生反应：

3Fe2＋＋4H＋＋NO

===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，有棕黄色的Fe3＋生成。

答案：

　D

2．在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是（　　）

A．加入KSCN溶液一定不变红色

B．溶液中一定含Fe2＋

C．溶液中一定含Cu2＋

D．剩余固体中一定含Cu

解析：

　铁粉与FeCl3、CuCl2的反应依次为：

2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu

充分反应后的固体可能为Cu或Fe和Cu的混合物，又由于2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，所以无论反应后的固体为Cu还是Fe和Cu的混合物，Fe3＋一定不存在，A对；由以上分析知B、D均对；若反应后固体为Cu和Fe的混合物，溶液一定无Cu2＋，C错。

答案：

　C

3．如何除去括号中的杂质

（1）Fe2＋（Fe3＋）：

_________________________________________，

（2）FeCl3（FeCl2）：

___________________________________________________，

（3）FeCl2（CuCl2）：

_______________________________________________________，

（4）Fe（Al）：

__________________________________________________________，

（5）Fe2O3（Al2O3、SiO2）：

_____________________________________________________。

答案：

（1）加过量铁粉，过滤

（2）加氯水或H2O2

（3）加过量铁粉，过滤

（4）加过量强碱溶液，过滤

（5）加过量强碱溶液，过滤

4．下列离子的检验方法合理的是（　　）

A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋

B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋

C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋

D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋

解析：

　A.

呈红色，说明含Fe3＋，无法判断是否含Fe2＋；

B.

呈红色，说明含Fe3＋，但Cl2有氧化性，无法判断原来是Fe2＋还是Fe3＋；C.

红褐色沉淀，说明含有Fe3＋；

D.

白色沉淀―→红褐色，说明含有Fe2＋，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否有Mg2＋。

答案：

　C

5．向某晶体的溶液中加入含Fe2＋的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现血红色，由此得出下列的结论错误的是（　　）

A．Fe3＋的氧化性比溴的氧化性强

B．该晶体中一定含有SCN－

C．Fe2＋与SCN－不能形成血红色化合物

D．Fe2＋被溴氧化成Fe3＋

解析：

　某晶体的溶液中没有与Fe2＋发生反应的离子，当加入溴水后，Fe2＋一定被氧化成Fe3＋，此时溶液出现血红色，说明原晶体是含有SCN－的盐，很明显判断出B、C、D均正确；在Br2与Fe2＋反应中，Fe3＋是氧化产物，Br2是氧化剂，所以Br2的氧化性应比Fe3＋的氧化性强，选项A符合题意。

答案：

　A

Fe2＋、Fe3＋常用检验方法

（1）根据溶液颜色

溶液呈浅绿色→Fe2＋；溶液呈黄色→Fe3＋。

（2）用KSCN溶液和氯水

①流程：

溶液

②有关反应：

Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3（红色）

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

（3）用NaOH溶液

①流程：

溶液

②有关反应：

Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓（红褐色）

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色沉淀）

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

考点三　“铁三角”的转化关系及应用

“铁三角”的转化关系

1．Fe与I2反应时生成的是FeI2还是FeI3？

Fe与Br2反应时生成的是FeBr3还是FeBr2?

2．

（1）Fe2O3加入到足量的氢碘酸中，发生反应的离子方程式（用两个表示）为_______

_________________________________________________________________。

（2）Fe（OH）3加入到足量的氢碘酸中，发生反应的离子方程式（用一个表示）为__________

________________________________________________________。

提示：

　1.FeI2，原因是Fe3＋的氧化性强于I2；FeBr3，原因是Br2的氧化性强于Fe3＋。

2．

（1）Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋

（2）2Fe（OH）3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O

1．下列各离子组能大量共存的是（　　）

A．Fe3＋、NH

、H＋、SO

B．Fe3＋、Br－、Na＋、I－

C．Fe2＋、AlO

、Na＋、NO

D．Fe3＋、HCO

、NH

、NO

答案：

　A

2．下列离子在指定溶液中能大量共存的是（　　）

A．1.0mol·L－1的KNO3溶液：

H＋、Fe2＋、Cl－、SO

B．1.0mol·L－1的FeCl2溶液：

NO

、Na＋、K＋、ClO－

C．使酚酞变红的溶液中：

Na＋、Cl－、SO

、Fe3＋

D．酸性溶液中：

NO

、SO

、Fe3＋、Mg2＋

答案：

　D

Fe3＋、Fe2＋的离子共存问题

（1）Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO

、AlO

、CO

等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。

（2）Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO

，Fe2＋与NO

（H＋）、ClO－、MnO

（H＋）在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。

（3）Fe3＋与SCN－发生络合反应不能大量共存。

3．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是（　　）

①氯气　②NaCl溶液　③KMnO4溶液　④稀硝酸　⑤盐酸　⑥NaNO3溶液

A．①②③　　　　　　　　　B．①③④

C．②④⑤D．②⑤⑥

答案：

　D

4．在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：

Ⅰ.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；

Ⅱ.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。

（1）FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为______________________________________

________________________________________________________________________。

（2）过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是______________________________________，

分离得到的固体主要成分是_______________________________________，

从固体中分离出铜需采用的方法是____________________________________。

（3）过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为________________________________________。

解析：

　FeCl3溶液蚀刻铜箔的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，得到的废液中含有FeCl3、CuCl2、FeCl2。

答案：

（1）2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

（2）反应掉FeCl3、CuCl2　Fe、Cu　加入足量稀盐酸后过滤

（3）4FeCl2＋4Ca（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3＋4CaCl2

5．FeCl3可通过多种途径转化成FeCl2。

（1）在FeCl3溶液中加入适量氢碘酸，发生反应的离子方程式为_________________

_______________________________________________________。

（2）工业上常将无水FeCl3在氮气作保护气的条件下加热至300～350℃，通入干燥的H2，而制得FeCl2。

该反应的化学方程式为_______________________________________________

（3）工业上另一种制备FeCl2的方法：

将无水的FeCl3与适量氯苯（C6H5Cl），在130℃持续加热约3小时，可发生如下反应：

2FeCl3＋C6H5Cl

2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl

根据有机反应规律，该反应中氯苯发生的是________（填有机反应类型）。

（4）分析上述三个反应，下列有关说法正确的是________（填序号）。

①反应

（1）中，氢碘酸既表现了酸性，又表现了还原性

②反应（3）中，HCl为氧化产物

③上述三个反应中，FeCl2均为还原产物

（5）请另写一个FeCl3转化成FeCl2的化学方程式：

____________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）Fe3＋有氧化性，I－有还原性，它们可以发生氧化还原反应；

（2）根据信息FeCl3转化为FeCl2，Fe的化合价降低，那么H的化合价必定升高，这样就可以写出化学方程式；（3）根据反应产物，可以确定该反应为取代反应；（4）根据氧化还原反应概念，确定③是正确的；（5）FeCl3转化为FeCl2，另一种物质必须是还原剂。

答案：

（1）2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2

（2）2FeCl3＋H2

2FeCl2＋2HCl

（3）取代反应　（4）③

（5）2FeCl3＋Fe===3FeCl2（其他答案合理均可）

1．判断铁与氧化剂反应产物时常出现的错误

（1）铁与硫化合误认为生成Fe2S3；

（2）铁与盐酸反应误认为生成FeCl3和H2；

（3）铁与碘单质化合误认为生成FeI3；

（4）过量铁与稀HNO3反应误认为生成Fe（NO3）3；

（5）铁与FeCl3溶液误认为不反应等。

2．氧化性：

Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋。

3．还原性：

S2－>I－>Fe2＋>Br－>Cl－

实验探究（三）　探究Fe（OH）2的制备方法

由于Fe（OH）2具有很强的还原性，易被氧化为Fe（OH）3，在实验室中制备Fe（OH）2，并使Fe（OH）2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。

制备原理：

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓

成功关键：

①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。

②制备过程中，保证生成的Fe（OH）2在密闭的隔绝空气的体系中。

下面是几种典型的制备方法：

方法一　隔绝空气的复分解反应法

用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入________。

（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。

（3）生成Fe（OH）2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）稀H2SO4、铁屑

（2）煮沸

（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2而被氧化

方法二　氢气氛围中的复分解反应法

在如右图所示的装置中，用NaOH

溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

（1）在试管Ⅰ中加入的试剂是_______________________________________________。

（2）在试管Ⅱ中加入的试剂是___________________________________________。

（3）为了制得Fe（OH）2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，理由是________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）稀H2SO4和铁屑

（2）NaOH溶液

（3）检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹

（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，故外界O2不易进入

方法三　电解法

利用电解实验可以制得纯净的Fe（OH）2白色沉淀，如右图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。

（1）a电极的材料应为________，电极反应式为___________________________________。

（2）电解液c可以是________（填编号）。

A．纯水　　　　　　　　　　B．NaCl溶液

C．NaOH溶液D．CuCl2溶液

（3）d为苯，其作用是___________________________________________，

在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？

___________________________________。

（4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是______（填编号）。

A．改用稀H2SO